Sooda- ja voimakattilan kehyspalkkirakenteen FE-analyysi

Abstract

Työ toteutettiin Savonia-ammattikorkeakoulun hallinnoiman LEKA-hankkeen kautta Andritz Oy:lle. Työn tavoitteena oli saada aikaan toimiva ja helposti käytettävä parametrinen FE-analyysityökalu. Työkalun tuli olla yksinkertainen ja sen avulla pystyä muuttamaan analysoitavan rakenteen mittoja. Parametreja voidaan käsitellä Microsoft Excel –taulukkolaskennalla helpomman päivittämisen ja vaikeampien kaavojen käytön vuoksi.

Parametrinen malli rakennettiin Ansyksen DesignModeler-ohjelmalla käyttäen kuorielementtejä niiden keveyden vuoksi. Kuorimallit toteutettiin Mid-surface-toiminnolla, joka helpotti huomattavasti parametrointia rakenteiden paksuuksien määrittämisessä. FE-analyysi suoritettiin myös Ansyksellä ja se rakennettiin mahdollisimman valmiiksi rasitusten ja tukien osalta, jotta käyttäjän ei tarvitse kuin päivittää halutut parametrit. Työssä tehtiin kustannustarkastelu eri kattiloiden kehyspalkkirakenteiden painojen perusteella.

Työssä saatiin aikaan toimiva parametrinen 3D-malli, joka annettiin Andritz Oy:lle käyttöön sekä jatkokehitettäväksi. Kustannustarkastelussa pelkkien painojen avulla ei päästy täysin luotettaviin tuloksiin, mutta suuntaa antavina tuloksina nämä toimivat hyvin. Kustannustarkastelussa tulisi ottaa huomioon myös valmistuskustannukset sekä valmistukseen kuluva aika.

The aim of this final year project was to examine the buckstay structures in recovery- and powerboilers. The project was commissioned by Andritz Oy. The aim of this project was to model a fully functional parametric 3D-model of buckstay structures. The parametric model should be simple so that updating and changing the dimensions of the structures would be easier. These parameters were supposed to be determined in Microsoft Excel, so that it would be simpler to update these parameters and the user could use more complex equations to determine some of the parameters.

The parametric model was built by using Ansys DesignModeler program. The 3D-model was built by using shell-elements in order to make the model as light as possible. The shell-elements were made by using a mid-surface function. The FE-analysis was made with Ansys, and the strains and supports were determined beforehand so that the user would only need to update the required parameters. Cost analysis was also made to determine which type of buckstay structure would be cheaper. The analysis was made only by comparing the weight of the buckstay structures.

As a result of this project Andritz Oy was provided with a fully functional parametric 3D-model and will probably develop the parametric model further. The cost analysis gave indicative results because the analysis did not contain any comparison with manufacture costs or the time used in manufacturing the structures.